从燧人氏钻木取火开始,人类文明的发展就和“热能”息息相关.现代科技史上,瓦特改良的蒸汽机奠定了工业革命.1822 年,傅里叶提出导热定律和传热方程的数学解法,由此发展的傅里叶变换广泛应用在诸如音频、图像处理等众多领域.到了20 世纪初,普朗克关于黑体辐射的研究成为量子力学的开端.2020 年开始的新冠病毒疫情之后,利用高温杀灭空气中的病毒也获得不少关注.

作为一个历久弥新的学科,在科技发展日新月异的今天,关于热的基础研究和前沿应用也在不断推进.2005 年,《科学》杂志在创刊125 周年之际提出的125 个科学前沿问题中,就包括地球这个巨系统的热能平衡问题:“温室效应会使地球温度上升多高? ”2021 年,日裔美籍科学家真锅淑郎和德国科学家克劳斯·哈塞尔曼因“建立地球气候的物理模型、量化其可变性并可靠地预测全球变暖”的相关研究获得诺贝尔物理学奖.同年,上海交通大学携手《科学》杂志再次提出了125 个科学新问题,特别关注了“物质传热的极限是什么? ”这个热物理的基础问题.可以预见,对于热物理深层机理的研究必将引发新的技术革新.

在电力紧缺的今天,全球约60%的能源都以废热的形式白白浪费.从这个角度来讲,热物理的进展对于我国最近强调的“碳达峰、碳中和”至关重要.根据这一战略目标,我国力争于2030 年二氧化碳排放达到峰值,2060 年实现碳中和.“双碳”目标与我国建成社会主义现代化强国的第二个百……